Hatua kuu za maendeleo ya nanoteknolojia. Nyenzo zenye mchanganyiko rafiki wa mazingira

Ulimwengu unakabiliwa na ongezeko la uwekezaji katika tasnia ya nano. Uwekezaji mwingi katika nanoteknolojia hutoka USA, EU, Japan na Uchina. Idadi ya machapisho ya kisayansi, hataza na majarida inakua mara kwa mara. Kuna utabiri wa kuundwa kwa bidhaa na huduma zenye thamani ya dola trilioni 1 ifikapo 2015, ikijumuisha uundaji wa hadi nafasi za kazi milioni 2.

Nchini Urusi, Wizara ya Elimu na Sayansi imeunda Baraza la Sayansi na Ufundi la Idara juu ya Tatizo la Nanotechnologies na Nanomaterials, ambalo shughuli zake zinalenga kudumisha usawa wa kiteknolojia katika ulimwengu ujao. Kwa ajili ya maendeleo ya nanotechnologies kwa ujumla na nanomedicine hasa, kupitishwa kwa Programu ya Lengo la Shirikisho kwa maendeleo yao inaandaliwa. Mpango huu utajumuisha mafunzo ya wataalamu kadhaa kwa muda mrefu.

Mafanikio ya nanomedicine yaliyoelezwa katika sura ya pili ya muhtasari yatapatikana, kulingana na makadirio mbalimbali, tu katika miaka 40-50. Hata hivyo, idadi ya uvumbuzi wa hivi karibuni, maendeleo na uwekezaji katika nanoindustry imesababisha wachambuzi zaidi na zaidi kuhamisha tarehe hii chini kwa miaka 10-15, na labda hii sio kikomo.

Kwa msaada wa maendeleo ya nanotechnology kwa ujumla, na nanomedicine hasa, itawezekana kuingiza nanodevices katika ubongo wa binadamu, na kuongeza sana ujuzi wa mtu na kasi ya kufikiri kwake. Utabiri huu, ikiwa ni pamoja na uwezekano wa kufikia kutokufa kwa kibinafsi, ikawa moja ya sababu kuu katika kuibuka kwa harakati mpya ya falsafa - transhumanism, kulingana na ambayo aina ya binadamu sio taji ya mageuzi, lakini kiungo cha kati. Spishi hii bado haijaongeza kwa kiasi kikubwa uwezo wake wa kiakili na kimwili.

Kwa kweli, shida zinaendana na mafanikio - kwa mfano, utangamano wa kibaolojia wa nanomaterials na ukweli kwamba kidogo imesomwa, matokeo mabaya kwa afya ya binadamu ya kuanzishwa kwa nanoparticles na vifaa vidogo kwenye mwili. Kuna tafiti chache za kisayansi zilizochapishwa kuhusu hatari za nanoteknolojia kuliko kazi zinazothibitisha ubora na umuhimu wao.



Nanomedicine na nanoteknolojia kwa ujumla ni nyanja mpya, na kuna ushahidi mdogo wa majaribio ya athari zao mbaya. Ukosefu wa maarifa juu ya jinsi nanoparticles itaunganishwa katika michakato ya kibayolojia katika mwili wa mwanadamu inahusika sana. Nakala ya hivi majuzi katika Jarida la Matibabu la Australia linapendekeza kwamba kanuni za usalama za nanomedicines zinaweza kuhitaji mbinu za kipekee za kutathmini hatari kwa kuzingatia hali mpya na anuwai ya bidhaa, uhamaji mkubwa na utendakazi wa nanoparticles zilizoundwa, na kwamba kuanzishwa kwao kwa vitendo kutasababisha ukungu wa utambuzi. na uainishaji wa "dawa" za matibabu na "kifaa cha matibabu." Hivi sasa, wanasayansi wengine wanazungumza juu ya shida zaidi za ulimwengu za nanomedicine, wakihoji uwepo wake kama sayansi halisi, kati yao ni mmoja wa wataalam wanaoongoza ulimwenguni katika nanotoxicology - Gunther Oberdoester, profesa wa toxicology katika idara ya dawa ya mazingira katika Chuo Kikuu cha Rochester. "Kwa njia nyingi, ahadi za nanomedicine ni upuuzi. Kwa hakika, mambo mengi yanaonekana kutegemewa sana, lakini hadi sasa ni tafiti za wanyama tu ambazo zimefanywa kuonyesha jinsi inavyofanya kazi,” anasema Oberdoester.

Mbali na hatari zinazoweza kutokea kwa wagonjwa, kuna hatari zingine za kitoksini zinazohusiana na nanomedicine. Pia kuna matatizo ya utupaji wa taka na uchafuzi wa mazingira kutokana na utengenezaji wa nanomedicines na vifaa. "Hatari hizi zinazowezekana lazima pia zichunguzwe kwa uangalifu," anasema Oberdoster. "Hii haijafanywa bado."

Wanasayansi wa Urusi wamegundua kuwa katika mazingira ya mwanadamu kuna idadi kubwa ya nanoparticles hai za kibaolojia ambazo huingia ndani ya mwili wa binadamu bila usimamizi wa matibabu na haziathiri mwili wa binadamu kwa njia bora. Kwa mfano, kuvuta pumzi ya nanoparticles ya polystyrene sio tu husababisha kuvimba kwa tishu za mapafu, lakini pia husababisha thrombosis ya mishipa ya damu. Kuna ushahidi kwamba nanoparticles za kaboni zinaweza kusababisha matatizo ya moyo na kukandamiza shughuli za mfumo wa kinga. Majaribio ya samaki na mbwa wa samaki wa baharini yameonyesha kuwa fullerenes, molekuli za kaboni duara za polyatomic zenye nanomita kadhaa kote, zinaweza kuharibu tishu za ubongo. Kupenya kwa nanoparticles kwenye biosphere kumejaa matokeo mengi, ambayo bado haiwezekani kutabiri kwa sababu ya ukosefu wa habari.

Watu wengi wanaamini kwamba maendeleo ya nanomedicine itasababisha idadi ya matatizo ya kijamii. Eric Drexler, mtaalam katika uwanja wa maendeleo ya nanoteknolojia na utabiri, alibaini kuwa uundaji wa teknolojia ya utengenezaji wa nakala kunaweza, kwa mfano, kuchangia aina za serikali (shirika la uchunguzi wa idadi ya watu, udhibiti wa mwili wa binadamu na utabiri). akili).

Ukosefu wa usawa wa kijamii unaweza kuongezeka, haswa katika hatua za kwanza za kuanzisha mafanikio ya nanoteknolojia katika dawa, wakati gharama ya dawa mpya na mbinu bado zitakuwa juu sana. Hii itazidisha baadhi ya matatizo ya kimaadili ambayo tayari yapo katika dawa za kisasa.

Ongezeko kubwa la umri wa kuishi litahitaji marekebisho ya sheria ya pensheni na itaongeza shida ya kuongezeka kwa idadi ya watu duniani.

Shida kuu kwa nchi yetu ni mpito kutoka kwa utafiti wa maabara ya kisayansi hadi uzalishaji wa viwanda wenye faida kiuchumi. Wakati katika mazoezi ya dunia uwekezaji katika nanoteknolojia ni faida zaidi, nchini Urusi bado kuna makampuni machache ya kibinafsi na watu binafsi ambao wanaamua kuwekeza katika nanoteknolojia.

Tatizo jingine lililojadiliwa sana ni kile ambacho Drexler anaita tatizo la "kijivu goo". Tunazungumza juu ya upotezaji unaowezekana wa udhibiti wa nanoparticles, ambayo itaanza kuzidisha bila kudhibitiwa. Walakini, wanasayansi wanaamini kuwa kutatua shida hii sio ngumu sana, haswa ikilinganishwa na shida kuu ya kuunda chembe hizi.

Nanotechnology kimsingi itabadilisha maisha ya wanadamu na kuunda matarajio mapya kwa kila mtu sio tu katika uwanja wa huduma za nyumbani, bali pia katika uwanja wa afya. Athari chanya ya nanoteknolojia katika maeneo yote ya maisha ya binadamu bila shaka inazidi hatari zinazoambatana na matumizi yake mahususi na zinazohitaji tahadhari mahususi.

Nanoteknolojia sio tu kuhusu mafanikio ya kisayansi na kiufundi. Kuibuka kwa sayansi hii kunaashiria mabadiliko ya kimsingi katika maarifa ya ulimwengu na katika mwingiliano wa taaluma mbalimbali za kisayansi na tasnia tofauti. Nanoteknolojia ni mwelekeo wa taaluma mbalimbali katika maendeleo ya sayansi na teknolojia. Inachanganya fizikia, kemia, biolojia, sayansi ya kompyuta, na, bila shaka, uvumbuzi mwingi mkubwa unabaki kufanywa katika uwanja wa nanoteknolojia ambao unaweza kubadilisha ulimwengu uliopo.


Hitimisho

Tunaweza kuhitimisha kwamba nanoteknolojia inachukua hatua kwa hatua nafasi muhimu zaidi katika maisha yetu. Kuanzishwa kwa nanoteknolojia katika maisha yetu kunaweza kuifanya iwe rahisi sana, na maendeleo ya nanoteknolojia katika uwanja wa dawa itasaidia kupambana na magonjwa mabaya zaidi ya wanadamu, kama saratani. Katika siku zijazo za mbali, maendeleo ya nanomedicine inaweza hata kusababisha mafanikio ya kutokufa. Maeneo ya matumizi ya nanoteknolojia ni mengi. Na anuwai ya utumiaji wa teknolojia hizi inaongezeka siku hadi siku na inaahidi vitu vingi vya kupendeza zaidi.

Wakati huo huo, wengi wanatarajia kutoka kwa nanoteknolojia "mapinduzi ya viwanda" ijayo, ambayo teknolojia ndogo ndogo au kompyuta zilizalisha mara moja. Ndiyo, wanaweza kutatua baadhi ya matatizo yetu makubwa, lakini bado kuna mengi sana ambayo bado haijulikani kuhusu nanoteknolojia. Bado haijabainika kabisa jinsi nanomaterials zisizo na madhara kwa wanadamu na ni madhara gani wanaweza kuwa nayo—kwa maneno mengine, ni vizuizi vipi vilivyopo kwa matumizi yao. Bado inachukua muda mwingi kuboresha teknolojia zilizopo kwa kiwango ambacho tunaweza kuzungumza juu ya mapinduzi ya kiufundi.

Tunaweza kusema kwa ujasiri kwamba nanoteknolojia ni sayansi ya siku zijazo.

Bibliografia.

1. Razumovskaya I.V. Nanoteknolojia: Kitabu cha maandishi. Faida. Kozi ya Kuchaguliwa M.: Bustard, 2009.

2. Tovuti kuhusu Mtandao wa Habari wa Nanoteknolojia ya Nanoteknolojia /// kiungo halali kuanzia tarehe 04/18/2011

3. Jarida la mtandaoni "Nanoteknolojia ya Kibiashara" /// kiungo kinafaa kuanzia tarehe 04/18/2011

4. Jarida la nanojournal la kielektroniki la Urusi "Nanotechnologies za Urusi" /// kiungo halali kuanzia tarehe 18/04/2011

5. Lango la habari la kisayansi kuhusu teknolojia za nanoteknolojia/kiungo halali kuanzia tarehe 04/18/2011

6. Lango la Mtandao la Shirikisho "Nanotechnologies na Nanomaterials" /// kiungo halali kuanzia tarehe 04/18/2011

7. Matarajio ya ukuzaji wa teknolojia ya nano nchini Urusi ///files/journalsf/item/20061107123532.pdf kiungo halali hadi 04/18/2011

8. Encyclopedia of cultures Déjà vu ///main.htmllink halali kuanzia tarehe 04/18/2011

9. Jarida la wavuti la Futura // / kiungo cha home.php3 kinatumika kuanzia tarehe 04/18/2011

10. R. P. Feynman, “Kuna Chumba Kikubwa Chini,” Uhandisi na Sayansi (Taasisi ya Teknolojia ya California), Februari 1960, ukurasa wa 22-36. Maandishi ya mhadhara huo yanapatikana kwenye mtandao katika http://nano. .xerox.com/nanotech/feynman.html Tafsiri ya Kirusi iliyochapishwa katika jarida la "Kemia na Maisha", nambari 12, 2002, ukurasa wa 21-26.

12. Yu. D. Semchikov. "Dendrimers - darasa jipya la polima." Jarida la Kielimu la Soros. 1998. Nambari 12, ukurasa wa 45-51.

13. Robert A. Freitas Jr., “Muundo wa Uchunguzi katika Nanoteknolojia ya Kimatibabu: Seli Nyekundu Bandia ya Mitambo,” Seli Bandia, Vibadala vya Damu, na Immobil. Bayoteknolojia. 26(1998):411-430.

14. "Uchawi wa microchips." "Katika Ulimwengu wa Sayansi", Novemba, 2002, ukurasa wa 6-15.

15. Kuchunguza hadubini ya uchunguzi wa biopolima. Mh. I. V. Yaminsky. M., "Ulimwengu wa Kisayansi", 2007.

17. Isaac Asimov, "Kuna Mtu Yuko?" Vitabu vya Ace, New York, 1967.

18. Robert C.W. Ettinger, The Prospect of Immortality, Doubleday, NY, 1964. Tafsiri ya Kirusi: Robert Ettinger. Matarajio ya kutokufa. M., "Ulimwengu wa Kisayansi", 2003

19. Robert A. Freitas Jr., "Nanomedicine." Vol. 1: Uwezo wa Msingi". Landes Bioscience, Austin, Tx, 2009. Tafsiri ya Kirusi inatayarishwa ili kuchapishwa.

20. R. F. Feynman, “Je, unatania, Bw. Feynman?”, Mhariri. "Mienendo ya mara kwa mara na ya machafuko", 2001

21. A. MacKinnon, "Gia za Quantum: mfumo rahisi wa mitambo katika utawala wa quantum," Nanoteknolojia 13 (Oktoba, 2002) 678-681. Maandishi yanapatikana mtandaoni katika http://arxiv.org/abs/cond-mat/0205647.

22. "Quantum computing: faida na hasara" (mkusanyiko). Izhevsk, 1999.

23. S.D Howe. Nanoteknolojia: Mapinduzi ya polepole. Shirika la Utafiti la Forrester, Agosti 2002, Cambridge, Maryland, USA, 21 p.

24. S.B. Nesterov. Nanoteknolojia. Hali ya sasa na matarajio. "Teknolojia mpya ya habari". Muhtasari wa ripoti za Semina ya XII ya Shule ya Kimataifa ya Wanafunzi - M.: MGIEM, 2004, 421 pp., uk. 21-22.

25. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Teknolojia za matibabu. Tathmini ya hali na mwelekeo wa kazi. Nyenzo za mkutano wa 9 wa kisayansi na kiufundi "Sayansi ya utupu na teknolojia" - M.: MIEM, 2002, p. 244-247

26. I.V. Artyukhov, V.N. Kemenov, S.B. Nesterov. Nanoteknolojia, biolojia na dawa. Nyenzo za mkutano wa 9 wa kisayansi na kiufundi "Sayansi ya utupu na teknolojia" - M.: MIEM, 2002, p. 248-253

27. http://refdb.ru/look/1075853.html

28. http://www.gradusnik.ru/rus/doctor/nano/w57k-nanomed1/

29. http://dok.opredelim.com/docs/index-13571.html

30. http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2012/fknt/osipova/library/article5.htm

Mimea iko katika hatari zaidi ya nanoparticles yenye sumu ikiwa wazazi wao walikua kwenye udongo uliochafuliwa, kulingana na utafiti mpya uliochapishwa katika NanoImpact. Matokeo yanaonyesha umuhimu wa kuboresha na kupanua utafiti kuhusu athari za nanomaterials kwenye mimea.

Katika karatasi nyingine iliyochapishwa katika NanoImpact, wanasayansi wanaonya kwamba ujuzi wetu wa hatari kwa kilimo unaohusishwa na matumizi ya nanoteknolojia na athari za nanomaterials kwenye mimea, hasa mazao ya chakula, haitoshi na ni wakati wa kutafakari upya.

Sekta ya nanoteknolojia inaendelea kukua kwa kasi kubwa. Inategemea matumizi ya chembe ndogo, bilioni moja ya mita kwa ukubwa, kwa aina mbalimbali za matumizi ya teknolojia - kutoka kwa jua hadi betri.

Nanoparticles hutumiwa katika maelfu ya bidhaa za kibiashara, na hivyo haiwezekani kuacha mkusanyiko wao katika mazingira. Walakini, tofauti na nyenzo zingine nyingi, zinaweza kuwa tendaji sana na kuwa na athari za kipekee kwa afya na usalama wa watu na mazingira.

Sehemu moja muhimu ya mwisho kwa nanoparticles ni udongo wa kilimo. Nanoparticles huhamishiwa kwenye udongo kwa njia ya umwagiliaji na mbolea kutoka kwa mimea ya matibabu ya maji machafu. Kwa sababu hii, mazao yanaweza kuathiriwa na nanoparticles kwenye udongo ambamo hukua.

Zaidi ya hayo, teknolojia ya nano ina uwezo wa kuleta mapinduzi ya kilimo kwa njia sawa na ilivyoleta mapinduzi ya dawa na mawasiliano, hivyo watafiti wanapaswa kuelewa jinsi inavyoathiri sio mimea inayokuzwa hivi sasa, bali pia vizazi vijavyo vya mazao.

"Tunahitaji kuchunguza athari za nanoparticles kwenye ukuaji wa mimea sasa," alisema Dk Jason S. White wa Kituo cha Majaribio ya Kilimo huko Connecticut, Marekani, ambaye ni mmoja wa wanasayansi wanaotaka utafiti zaidi. "Teknolojia yoyote ina hatari na manufaa, na hata katika hali ambapo manufaa yanaweza kuwa makubwa, hatari lazima zichunguzwe kwa uangalifu. Utafiti zaidi unahitajika kuhusu athari za nanoparticles kwenye vizazi vingi vya mimea."

Dk. Ma wa Chuo Kikuu cha A&M cha Texas na watafiti wengine walitafiti athari za nanoparticles za oksidi ya cerium kwenye afya ya mimea na mavuno katika vizazi vitatu vya mimea - mara ya kwanza utafiti wa kina kama huo kufanywa. Walikua vizazi vitatu vya mimea Brassica rapa katika udongo uliochafuliwa na oksidi ya cerium, na kujifunza athari za nanoparticles kwenye ukuaji na uzazi wa mimea. Matokeo yao yalionyesha kuwa mfiduo kama huo ulipunguza ubora wa mbegu na vizazi vilivyofuata vya mimea iliyoathiriwa na mavuno kupungua. Vizazi vilivyofuata pia vilionyesha dalili nyingi za mfadhaiko kuliko "wazazi" wao chini ya hali sawa za malezi.

"Utafiti wetu unapanua kwa kiasi kikubwa uelewa wa mwingiliano wa mimea-nanoparticle na athari za nanoparticles kwenye mazao kuliko tafiti nyingi zilizopita," alisema Dk.

Dutu zilizoundwa kwa misingi yao huitwa nanomaterials, na mbinu za uzalishaji na matumizi yao huitwa nanotechnologies. Kwa jicho uchi, mtu anaweza kuona kitu chenye kipenyo cha takriban nanomita elfu 10.

Almanac "Kuelewa Nanoteknolojia" Kuelewa Nanoteknolojia inabainisha kuwa licha ya ukweli kwamba neno "nanoteknolojia" limekuwa maarufu sana katika miaka ya hivi karibuni, hata watu ambao waliunga mkono maendeleo ya tawi hili la sayansi na teknolojia mara nyingi wana wazo mbaya sana. tunazungumza nini. Ni muhimu kwamba neno "nanotechnology" halionekani katika kamusi ya kitaaluma ya American English Webster Dictionary ya 1966, licha ya ukweli kwamba utafiti katika nanosphere ulikuwa umefanywa kwa muda mrefu sana kufikia wakati huo.

Marekani ilitenga fedha nyingi za bajeti kwa ajili ya maendeleo ya nanoteknolojia kwa mara ya kwanza chini ya Rais Bill Clinton. Katika hotuba ya kutangaza ukweli huu (iliyotolewa mwaka wa 2000), Clinton alielezea kuwa nanoteknolojia inafanya uwezekano wa kuunda kutoka kwa kipande cha dutu ya ukubwa wa mchemraba wa sukari nyenzo ambayo ina nguvu mara kumi kuliko chuma. Ufafanuzi huu sasa unachukuliwa kuwa chafu na wa kizamani sana, lakini hakuna hakikisho kwamba ufafanuzi wa sasa wa nanoteknolojia hautapitwa na wakati katika siku zijazo na hautaonekana kama unachronism ya kutisha. Huenda nafasi kubwa zaidi ya kuokoka inatolewa na ufafanuzi uliotolewa na Rita Colwell, mkurugenzi wa Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi ya Marekani: “Teknolojia ya Nano ni lango la kuingia katika ulimwengu mwingine.”

Matumizi ya kimataifa katika miradi ya nanoteknolojia sasa yanazidi dola bilioni 9 kwa mwaka. Marekani sasa inachangia takriban theluthi moja ya uwekezaji wote wa kimataifa katika nanoteknolojia. Wachezaji wengine wakuu katika uwanja huu ni Jumuiya ya Ulaya na Japan. Utafiti katika eneo hili pia unafanywa kikamilifu katika nchi za USSR ya zamani, Australia, Kanada, China, Korea Kusini, Israel, Singapore, Brazil na Taiwan. Makadirio yanaonyesha kuwa kufikia mwaka wa 2015, jumla ya idadi ya wafanyikazi katika sekta mbalimbali za tasnia ya nanoteknolojia inaweza kufikia watu milioni 2, na jumla ya thamani ya bidhaa zinazozalishwa kwa kutumia nanomaterials itakuwa angalau dola bilioni mia kadhaa na ikiwezekana inakaribia $ 1 trilioni.

Nanoteknolojia kawaida imegawanywa katika aina tatu. Matumizi ya viwanda ya nanoparticles katika rangi za gari na vipodozi vya magari ni mfano wa nanotechnologies "zinazoongezeka". Nanoteknolojia za "mageuzi" zinawakilishwa na sensorer za nanoscale kwa kutumia sifa za umeme za dots za quantum (kipenyo cha nanomita 2 hadi 10) na sifa za umeme za nanotubes za kaboni (kipenyo cha nanomita 1 hadi 100), ingawa maendeleo haya bado ni changa. Teknolojia za nano "Radical" bado hazijaonekana; zinaweza kuonekana tu katika hadithi za kusisimua za kisayansi. Tunapaswa pia kutarajia muunganiko wa teknolojia hizi tatu.

Hata hivyo, mpito kutoka kwa uzalishaji wa maabara hadi uzalishaji wa wingi unakabiliwa na changamoto kubwa, na kwa uaminifu usindikaji wa nyenzo katika nanoscale kwa namna inayohitajika bado ni vigumu sana kutambua kiuchumi. Hivi sasa, nanomaterials hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa mipako ya kinga na ya kunyonya mwanga, vifaa vya michezo, transistors, diode zinazotoa mwanga, seli za mafuta, madawa ya kulevya na vifaa vya matibabu, vifaa vya ufungaji wa chakula, vipodozi na nguo. Uchafu wa nano kulingana na oksidi ya cerium tayari huongezwa kwa mafuta ya dizeli, ambayo inafanya uwezekano wa kuongeza ufanisi wa injini kwa 4-5% na kupunguza kiwango cha uchafuzi wa gesi ya kutolea nje. Mnamo 2002, mipira ya tenisi iliyoundwa kwa kutumia nanoteknolojia ilitumiwa kwa mara ya kwanza kwenye Kombe la Davis.

Kwa jumla, tasnia ya Amerika na tasnia ya nchi zingine zilizoendelea sasa hutumia nanoteknolojia katika mchakato wa uzalishaji wa angalau vikundi 80 vya bidhaa za watumiaji na zaidi ya aina 600 za malighafi, vifaa na vifaa vya viwandani. Nchini Marekani, matumizi ya serikali katika programu na miradi ya nanoteknolojia pekee yaliongezeka kutoka dola milioni 464 mwaka wa 2001 hadi dola bilioni 1 mwaka wa 2005. Kulingana na Huduma ya Utafiti ya Congress, Marekani inapanga kutenga dola bilioni 1.1 kwa madhumuni haya mwaka wa 2006. Dola nyingine bilioni 2 zilitumiwa mwaka wa 2005 na mashirika ya Marekani kwa madhumuni sawa (nanolaboratories iliundwa na makampuni makubwa ya biashara kama HP, NEC na IBM, vyuo vikuu na mamlaka ya majimbo binafsi).

Cloudless nanotomorrow

Katika miaka ya hivi karibuni, utabiri mwingi wa matumaini umechapishwa kuhusu matumizi ya nanoteknolojia. Sifa za vifaa kwenye nanoscale hutofautiana na mizani mikubwa kwa sababu ya ukweli kwamba katika eneo la uso kwa kila kitengo ni kubwa sana. Nanoteknolojia inaweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa mbinu zinazotumiwa sasa katika microelectronics, optoelectronics na dawa. Kwa hivyo, nanoteknolojia ina uwezo mkubwa sana.

Mwanasayansi mashuhuri Jay Storrs HallJ. Storrs Hall, mwandishi wa kitabu maarufu cha sayansi "Nanofuture"Nanofuture: What's Next For Nanotechnology, anasema kuwa nanoteknolojia itabadilisha kwa kiasi kikubwa maeneo yote ya maisha ya binadamu. Kwa msingi wao, bidhaa na bidhaa zinaweza kuundwa, matumizi ambayo yataleta mapinduzi katika sekta nzima. ya uchumi.Hizi ni pamoja na nanosensor za kutambua taka zenye sumu kutoka kwa viwanda vya kemikali na teknolojia ya kibayoteknolojia, dawa, mawakala wa vita vya kemikali, vilipuzi na vijidudu vya pathogenic, pamoja na vichujio vya nanoparticle na vifaa vingine vya utakaso vilivyoundwa ili kuziondoa au kuzipunguza.Mfano mwingine wa mifumo ya nano inayoahidi katika siku za usoni ni barabara kuu za umeme. nyaya zinazotokana na nanotubes za kaboni, ambazo zitafanya mkondo wa voltage ya juu kuliko nyaya za shaba na wakati huo huo uzito wa mara tano hadi sita. Nanomaterials zitapunguza sana gharama ya vibadilishaji vichocheo vya gari ambavyo husafisha moshi kutoka. uchafu mbaya, kwa kuwa kwa msaada wao inawezekana kwa mara 15-20 kupunguza matumizi ya platinamu na metali nyingine za thamani zinazotumiwa katika vifaa hivi. Kuna kila sababu ya kuamini kwamba nanomaterials zitapata matumizi makubwa katika tasnia ya kusafisha mafuta na katika maeneo mapya ya tasnia ya kibaolojia kama genomics na proteomics.

Mwanafizikia Ted Sargent, mwandishi wa kitabu "Ngoma ya Molekuli" dhidi ya vimelea maalum. Ray Kurzweil, mwandishi wa kitabu Fantatic Voyage: Live Long Enough to Live Ever, anatabiri kwamba inawezekana kuunda madaktari wa nanorobot ambao wanaweza "kuishi" ndani ya mwili wa binadamu, kuondoa uharibifu wote unaotokea au kuzuia tukio lake.

Kinadharia, teknolojia ya nano inaweza kumpa mtu kutokufa kimwili kutokana na ukweli kwamba nanomedicine inaweza kuzalisha upya seli zinazokufa. Gazeti la Scientific American linatabiri kwamba vifaa vya matibabu vyenye ukubwa wa stempu ya posta vitaonekana hivi karibuni. Itatosha kuziweka kwenye jeraha. Kifaa hiki kitafanya mtihani wa damu kwa uhuru, kuamua ni dawa gani zinahitajika kutumika na kuziingiza kwenye damu.

Inatarajiwa kwamba roboti za kwanza kulingana na nanoteknolojia zitaonekana mapema kama 2025. Kinadharia inawezekana kwamba wataweza kuunda kitu chochote kutoka kwa atomi zilizotengenezwa tayari. Nanoteknolojia ina uwezo wa kuleta mapinduzi katika kilimo. Roboti za molekuli zitaweza kutoa chakula, kuchukua nafasi ya mimea ya kilimo na wanyama. Kwa mfano, inawezekana kinadharia kuzalisha maziwa moja kwa moja kutoka kwenye nyasi, kupita kiungo cha kati - ng'ombe. Nanoteknolojia pia inaweza kuleta utulivu wa hali ya mazingira. Aina mpya za tasnia hazitazalisha taka zinazotia sumu kwenye sayari. Matarajio ya ajabu pia yanafunguliwa katika uwanja wa teknolojia ya habari. Nanorobots zina uwezo wa kuleta maisha ya ndoto ya waandishi wa hadithi za sayansi kuhusu ukoloni wa sayari nyingine - vifaa hivi vitaweza kuunda juu yao makazi muhimu kwa maisha ya binadamu. Josh Wolfe, mhariri wa Ripoti ya Forbes/Wolfe Nanotech, anaandika: "Dunia itajengwa upya. Nanoteknolojia itatikisa kila kitu kwenye sayari."

Historia fupi ya nano

Mwanahistoria wa sayansi Richard D. Booker anabainisha kuwa historia ya nanoteknolojia ni ngumu sana kuunda kwa sababu mbili - kwanza, asili ya "fuzzy" ya dhana hii yenyewe. Kwa mfano, nanoteknolojia mara nyingi sio "teknolojia" kwa maana ya kawaida ya neno. Pili, ubinadamu umejaribu kila wakati kujaribu nanoteknolojia, bila hata kujua.

Charles P. Poole, mwandishi wa kitabu "Utangulizi wa Nanotechnology", anatoa mfano wa kielelezo: Jumba la Makumbusho la Uingereza lina nyumba inayoitwa "Kombe la Lycurgus" (kuta za kikombe zinaonyesha matukio kutoka kwa maisha ya mbunge huyu mkuu wa Spartan), iliyotengenezwa na mafundi wa kale wa Kirumi - ina chembe ndogo ndogo za dhahabu na fedha zilizoongezwa kwenye kioo. Chini ya taa tofauti, kikombe hubadilisha rangi - kutoka nyekundu nyeusi hadi dhahabu nyepesi. Teknolojia kama hizo zilitumiwa kuunda madirisha ya vioo katika makanisa ya Ulaya ya zama za kati.

Mwanafalsafa wa Kigiriki Democritus anaweza kuchukuliwa kuwa baba wa nanoteknolojia. Karibu 400 BC. Kwanza alitumia neno "atomu", ambalo linamaanisha "isiyoweza kuvunjika" katika Kigiriki, kuelezea chembe ndogo zaidi ya maada. Mnamo 1661, mwanakemia wa Ireland Robert Boule alichapisha makala ambayo alikosoa madai ya Aristotle kwamba kila kitu duniani kina vipengele vinne - maji, dunia, moto na hewa (msingi wa falsafa ya alchemy, kemia na fizikia wakati huo). Boyle alisema kuwa kila kitu kina "corpuscles" - sehemu ndogo ndogo ambazo, kwa mchanganyiko tofauti, huunda vitu na vitu anuwai. Baadaye, maoni ya Democritus na Boyle yalikubaliwa na jamii ya kisayansi.

Pengine kwa mara ya kwanza katika historia ya kisasa, mafanikio ya nanoteknolojia yalipatikana na mvumbuzi wa Marekani George Eastman (baadaye alianzisha kampuni maarufu ya Kodak), ambaye alizalisha filamu ya picha (hii ilitokea mwaka wa 1883).

1905 Mwanafizikia wa Uswizi Albert Einstein alichapisha karatasi ambayo alithibitisha kwamba saizi ya molekuli ya sukari ni takriban 1 nanometer.

1931 Wanafizikia wa Ujerumani Max Knoll na Ernst Ruska waliunda darubini ya elektroni, ambayo kwa mara ya kwanza ilifanya iwezekanavyo kujifunza nanoobjects.

1968 Alfred ChoAlfred Cho na John ArthurJohn Arthur, wafanyikazi wa mgawanyiko wa kisayansi wa kampuni ya Amerika ya Bell, walitengeneza misingi ya kinadharia ya nanoteknolojia katika matibabu ya uso.

1974 Mwanafizikia wa Kijapani Norio Taniguchi alianzisha neno "nanoteknolojia" katika mzunguko wa kisayansi, ambao alipendekeza kuwaita mitambo chini ya ukubwa wa micron moja. Neno la Kigiriki "nos" linamaanisha "gnome" na linamaanisha mabilioni ya sehemu za jumla.

1981 Wanafizikia wa Ujerumani Gerd Binnig na Heinrich Rohrer waliunda darubini yenye uwezo wa kuonyesha atomi binafsi.

1985 Wanafizikia wa Marekani Robert Curl, Harold KrotoHarold Kroto na Richard SmalleyRichard Smalley wameunda teknolojia ambayo inafanya uwezekano wa kupima kwa usahihi vitu na kipenyo cha nanometer moja.

1986 Nanoteknolojia ilijulikana kwa umma kwa ujumla. Mtaalamu wa mambo ya baadaye wa Marekani Eric DrexlerEric Drexler alichapisha kitabu ambacho alitabiri kwamba nanoteknolojia hivi karibuni itaanza kukua kikamilifu.

1989 Donald EiglerDonald Eigler, mfanyakazi wa IBM, aliweka jina la kampuni yake yenye atomi za xenon.

1993 Huko Merika, Tuzo la Feynman lilianza kutolewa, ambalo limepewa jina la mwanafizikia Richard P. Feynman, ambaye mnamo 1959 alitoa hotuba ya kinabii ambayo alisema kwamba shida nyingi za kisayansi zitatatuliwa tu wakati wanasayansi watajifunza kufanya kazi kwenye uwanja wa ndege. kiwango cha atomiki. Mnamo 1965, Feynman alitunukiwa Tuzo la Nobel kwa utafiti wake katika uwanja wa quantum electrodynamics, ambayo sasa ni moja ya nyanja za nanoscience.

1998 Mwanafizikia wa Uholanzi Seez Dekker aliunda transistor kulingana na nanoteknolojia.

1999 Wanafizikia wa Marekani James TourJames Tour na Mark ReedMark Reed waliamua kwamba molekuli ya mtu binafsi inaweza kuishi kwa njia sawa na minyororo ya molekuli.

mwaka 2000. Utawala wa Marekani uliunga mkono uundaji wa Mpango wa Kitaifa wa Nanoteknolojia. Utafiti wa Nanoteknolojia umepokea ufadhili wa serikali. Kisha dola milioni 500 zilitengwa kutoka kwa bajeti ya shirikisho.

2001 - Mark A. Ratner, mwandishi wa kitabu "Nanotechnology: A Gentle Introduction to the Next Big Idea", anaamini kwamba nanoteknolojia ikawa sehemu ya maisha ya binadamu mwaka wa 2001. Kisha matukio mawili muhimu yalitukia: gazeti la kisayansi lenye uvutano mkubwa Science liitwalo nanoteknolojia “mafanikio ya mwaka,” na gazeti mashuhuri la biashara la Forbes lilisema hilo “wazo jipya lenye kutegemeka.” Siku hizi, usemi "mapinduzi mapya ya viwanda" hutumiwa mara kwa mara kuhusiana na nanoteknolojia.

Hatari ya Phantom

Historia inaonyesha bila kukanusha kwamba karibu uvumbuzi wote muhimu na maendeleo ya kisayansi na kiufundi sio tu huchangia maendeleo ya uchumi, lakini pia huweka wazi ubinadamu kwa hatari mpya na wakati mwingine ngumu kutabiri.

Mnamo 2004, Credit Suisse First Boston ilichapisha ripoti ya uchanganuzi juu ya mustakabali wa nanoteknolojia. Inasema kwamba nanoteknolojia ni classic "teknolojia ya madhumuni ya jumla". Teknolojia nyinginezo za jumla—injini za mvuke, umeme, na reli—zilikuja kuwa msingi wa mapinduzi ya viwanda. Ubunifu wa aina hii kwa kawaida huanza kama teknolojia chafu sana zenye hali ndogo za utumiaji, lakini kisha kuenea haraka katika maeneo mengine ya maisha. Hii huanza "mchakato wa uharibifu wa ubunifu" (mchakato ambao teknolojia mpya au bidhaa hutoa fursa mpya na suluhisho bora, na kusababisha uingizwaji kamili wa teknolojia au bidhaa ya hapo awali, kwani umeme ulibadilisha mvuke, na barua ya kielektroniki kuchukua nafasi ya telegrafu) . Katika siku za usoni, uharibifu wa ubunifu hautaendelea tu, lakini utaharakisha, na nanoteknolojia itakuwa msingi wake. Hitimisho: "Kampuni nyingi zilizoorodheshwa katika Wastani wa sasa wa Viwanda wa Dow Jones huenda hazitakuwepo katika miaka ishirini."

Eric Drexler Eric Drexler, mwanzilishi na mkuu wa utafiti wa Taasisi ya Foresight, mwandishi wa kitabu "Engines of Creation," anasisitiza kwamba leo mnunuzi wa bidhaa za viwanda hulipa kwa muundo wake, vifaa, kazi, gharama za uzalishaji, usafiri, kuhifadhi na mauzo. shirika. Ikiwa nanofactories inaweza kutoa anuwai ya bidhaa wakati wowote na mahali popote, nyingi za shughuli hizi hazitakuwa za lazima. Kwa hiyo, haijulikani jinsi nanomanufacturing itaathiri bei na viwango vya ukosefu wa ajira. Unyumbufu wa utengenezaji wa nanoteknolojia na uwezo wa kuzalisha bidhaa bora zaidi inamaanisha kuwa bidhaa za kawaida hazitaweza kushindana na bidhaa za nanofactories katika maeneo mengi. Ikiwa teknolojia ya nanofactory inamilikiwa au kudhibitiwa na shirika lolote, inaweza kusababisha "uhodhi mpya."

Kituo cha Responsible Nanotechnology kinatabiri kuwa bidhaa za nanoteknolojia zitakuwa za thamani sana kulingana na viwango vya leo. Ukiritimba utaruhusu wamiliki wa teknolojia kuweka bei za juu kwa bidhaa zote kupata faida kubwa. Hata hivyo, hii ina maana kwamba mamilioni ya watu wanaohitaji hawataweza kufikia teknolojia muhimu, ya gharama nafuu. Baada ya muda, ushindani utapunguza bei, lakini mapema juu ya ukiritimba kuna uwezekano. Zaidi ya hayo, nchi "maskini" za dunia hazina uwezo wa kufadhili utafiti wa nanoresearch. Pia hakuna uwezekano kwamba soko la kibiashara lisilodhibitiwa la nanoteknolojia litaruhusiwa kuwepo.

Kuna vipengele vingine vya tatizo. Magaidi na wahalifu wanaopata ufikiaji wa nanoteknolojia wanaweza kusababisha uharibifu mkubwa kwa jamii. Silaha za kemikali na za kibaiolojia zitakuwa hatari zaidi, na itakuwa rahisi sana kuzificha. Itawezekana kuunda aina mpya za silaha za kuua kwa mbali, ambayo itakuwa ngumu sana kugundua au kugeuza. Kukamata mhalifu baada ya kufanya uhalifu kama huo pia itakuwa ngumu zaidi. Kwa upande mwingine, serikali itapata fursa mpya. Kinadharia inawezekana kuunda kompyuta ndogo sana, zisizo na gharama kubwa ambazo zinaweza kuendesha programu za ufuatiliaji wa watu kwa siri, zinazoendelea. Idadi kubwa ya vifaa vya uchunguzi vinaweza kutengenezwa kwa gharama ya kawaida. Kwa uwezo wa kujenga mabilioni ya vifaa changamano kwa gharama ya jumla ya dola chache, teknolojia yoyote ya kiotomatiki ambayo inaweza kutumika kwa mtu mmoja inaweza kutumika kwa kila mtu. Hali yoyote ya udhibiti wa kimwili au kisaikolojia kwa kutumia uwezo uliokithiri wa nanoteknolojia itaonekana kuwa ya kisayansi na isiyowezekana.

Mambo mapya na mabadiliko katika njia ya kawaida ya maisha yanaweza kusababisha kulegea kwa misingi ya jamii. Kwa mfano, vifaa vya matibabu vinavyowezesha kurekebisha muundo wa ubongo kwa urahisi au kuchochea sehemu fulani za ubongo kutoa athari zinazoiga aina yoyote ya shughuli za kiakili zinaweza kuwa msingi wa "uraibu wa nanoteknolojia."

Nanoteknolojia pia ina mustakabali mzuri wa kijeshi. Hivi sasa, utafiti wa kijeshi ulimwenguni unafanywa katika maeneo sita kuu: teknolojia za kuunda na kukabiliana na "kutoonekana", rasilimali za nishati, mifumo ya kujiponya (kwa mfano, kukuruhusu kukarabati moja kwa moja uso ulioharibiwa wa tanki au ndege au mabadiliko. rangi yake), mawasiliano, pamoja na vifaa vya kugundua kemikali na mawakala wa kibayolojia. Huko nyuma katika 1995, David E. Jeremiah, aliyekuwa mshiriki wa zamani wa Wakuu wa Pamoja wa Wafanyakazi, alisema hivi: “Nanoteknolojia ina uwezo wa kubadili kabisa usawaziko wa nguvu, kuliko hata silaha za nyuklia.”

Inawezekana kufikiria kifaa cha ukubwa wa wadudu wadogo zaidi (karibu microns 200) wenye uwezo wa kupata watu wasiohifadhiwa na kuwaingiza kwa sumu. Kiwango hatari cha sumu ya botulinum ni nanogram 100, au karibu 1/100 ya ujazo wa kifaa kizima. Silaha kama hizo bilioni 50 - zinazotosha kuua kila mtu Duniani - zinaweza kuhifadhiwa kwenye sanduku. Silaha za moto zitakuwa na nguvu zaidi - na risasi zitaanza kuvuma. Teknolojia ya angani inaweza kuwa nyepesi zaidi na bora zaidi, iliyotengenezwa kwa chuma kidogo au bila, hivyo kufanya iwe vigumu zaidi kutambua kwa rada. Kompyuta zilizojengwa zitakuwezesha kuamsha aina yoyote ya silaha kwa mbali, na vyanzo vya nishati vilivyounganishwa zaidi vitaboresha sana uwezo wa robots za kupambana.

Mchambuzi Tom McCarthy, mwandishi wa makala "Nanoteknolojia ya Nano na Mfumo wa Ulimwengu," anasema kwamba nanoteknolojia itasaidia kupunguza kiwango cha ushawishi wa kiuchumi wa mataifa binafsi. Wakati wa operesheni za kijeshi, majeshi yatapendelea kuharibu watu badala ya vifaa vya kijeshi au biashara za viwandani. Nanoteknolojia itafanya iwezekanavyo kuandaa uzalishaji wa viwanda hata katika mikoa ambayo hakuna rasilimali za madini. Watafanya vikundi vidogo kujitegemea kikamilifu, ambayo inaweza kuchangia kuanguka kwa majimbo.

Tathmini ya hatari

Marekani na nchi nyingine zinajaribu kutathmini hatari ya kutumia na kuboresha nanoteknolojia. Hata hivyo, nchini Marekani, ufadhili wa uchanganuzi wa vitisho vinavyoweza kutokea kutokana na matumizi ya nanomaterials bado ni mdogo sana.

Kulingana na makadirio ya wataalamu kutoka Mradi wa Nanoteknolojia Zinazoibuka, jumla yao ni dola milioni 39 pekee - ambayo ni, 4% tu ya mgao wote wa nanoteknolojia unaotoka kwa hazina ya shirikisho. Idadi ya miradi ambayo fedha hizi zimetengwa pia ni ya kawaida - takriban 160.

Katika kikao mbele ya Kamati ya Sayansi ya Baraza la Wawakilishi la Baraza la Wawakilishi la Marekani, wawakilishi wa vuguvugu la mazingira na mashirika ya viwanda kwa kauli moja walisema kwamba gharama ya kufafanua masuala ya kimazingira na matibabu ya matumizi ya nanomaterials inapaswa kuwa asilimia 10 hadi 20 ya matumizi yote ya serikali kwenye nanoteknolojia. .

Hali hii tayari imesababisha maonyo mengi ya kutisha kutoka kwa wataalam. Nanoparticles hupenya kwa urahisi mwili wa binadamu na wanyama kupitia ngozi, mfumo wa kupumua na njia ya utumbo. Sasa hakuna shaka kwamba baadhi ya vitu vya nanoobjects vinaweza kuwa na athari ya sumu kwenye seli za tishu mbalimbali. Hasa, nanotubes za kaboni, ambazo huchukuliwa kuwa mojawapo ya nanomaterials za kuahidi zaidi za siku za usoni, zina athari hiyo.

Hali ni ngumu na ukweli kwamba nanostructures nyingi zinazalishwa kwa njia zaidi ya moja. Hali hii huongeza hatari nyingi ambazo wafanyikazi katika tasnia ya nanoteknolojia wanaweza kukumbana nazo au tayari wanakabiliana nazo. Kwa upande mwingine, inatoa sababu ya kudhani kuwa nje nanoproducts sawa, zinazotengenezwa kwa kutumia teknolojia tofauti, zitakuwa na athari tofauti kwa wanadamu na mazingira yao.

Mnamo Desemba 2004, Baraza la Sera ya Sayansi la Wakala wa Ulinzi wa Mazingira wa Merika liliunda kikundi kazi cha wataalam waliopewa jukumu la kuandaa Karatasi Nyeupe juu ya hatari za nanoteknolojia. Mwaka mmoja baadaye, toleo la rasimu ya hati hii ilichapishwa.

Waandishi wa mradi wa Karatasi Nyeupe huanza na ufafanuzi wa kitu cha uchambuzi wao. Wanafafanua nanoteknolojia kama "utafiti na ukuzaji katika kiwango cha atomiki, molekuli na macromolecular kwa kiwango cha saizi kutoka nanomita moja hadi mia moja; uundaji na utumiaji wa miundo, vifaa na mifumo bandia ambayo, kwa sababu ya saizi zao ndogo sana, ina kwa kiasi kikubwa. mali na kazi mpya; uchezeshaji wa maada katika mizani ya umbali wa atomiki". Ufafanuzi huu ni pana wa kutosha kuingiza sio tu vifaa na bidhaa zilizopo, lakini pia mifumo hiyo ambayo itaonekana tu katika miaka kumi hadi ishirini.

Walakini, hadi sasa, habari juu ya matokeo ya kutolewa bila kudhibitiwa kwa nanoparticles kwenye mazingira bado ni chache. Waandishi wa mradi wa White Paper wanasisitiza haja ya kujaza mapengo haya ya habari haraka iwezekanavyo. Wanasisitiza kwamba uchunguzi mkubwa wa tabia ya nanoparticles katika mazingira umeanza hivi karibuni. Inajulikana, kwa mfano, kwamba nanoparticles zinaweza kujilimbikiza katika hewa, udongo na maji machafu, lakini sayansi bado haina data ya kutosha ili kuunda kwa usahihi michakato hiyo. Nanoparticles inaweza kuharibiwa na mwanga na kemikali, na pia kwa kuwasiliana na microorganisms, lakini taratibu hizi bado hazijaeleweka vizuri. Nanomaterials, kama sheria, hupitia mabadiliko ya kemikali kwa urahisi zaidi kuliko vitu vikubwa vya muundo sawa, na kwa hivyo ina uwezo wa kutengeneza misombo ngumu na mali isiyojulikana hapo awali. Hali hii huongeza matarajio ya kiteknolojia ya nanoobjects na wakati huo huo hutulazimisha kulipa kipaumbele maalum kwa hatari zinazohusiana nazo.

Eneo lingine lililofanyiwa utafiti mdogo ni matokeo ya kuwasiliana na nanoparticles na seli hai na tishu. Hakuna shaka kwamba nanomaterials nyingi zina athari za sumu. Kwa mfano, kuvuta pumzi ya nanoparticles ya polystyrene sio tu husababisha kuvimba kwa tishu za mapafu, lakini pia husababisha thrombosis ya mishipa ya damu. Kuna ushahidi kwamba nanoparticles za kaboni zinaweza kusababisha matatizo ya moyo na kukandamiza shughuli za mfumo wa kinga. Majaribio ya samaki na mbwa wa samaki wa baharini yameonyesha kuwa fullerenes, molekuli za kaboni duara za polyatomic zenye nanomita kadhaa kote, zinaweza kuharibu tishu za ubongo. Kupenya kwa nanoparticles kwenye biosphere kumejaa matokeo mengi, ambayo bado haiwezekani kutabiri kwa sababu ya ukosefu wa habari.

Waandishi wa White Paper wanapendekeza sana kuharakisha utafiti wa kiwango kikubwa unaolenga kufafanua hatari na hatari zinazohusiana na uchafuzi wa nanoparticle wa mazingira. Hasa, ni muhimu kujua ni kwa njia gani uharibifu wa viumbe wa nanoparticles hutokea na jinsi unavyoathiri minyororo ya kiikolojia katika asili hai.

Clarence Davis alifikia hitimisho sawa. Clarens Davies, mtafiti mwenzake katika Kituo cha Woodrow Wilson, mwandishi wa ripoti "Kusimamia Athari za Nanoteknolojia." Anabainisha kuwa teknolojia ya nano ni "ukweli mpya" ambao bado haujakubalika kwa udhibiti wa serikali. Ni vigumu sana kutumia sheria zilizopo kwa madhumuni haya. Kwa hivyo, ni haraka kuunda sheria mpya kimsingi, mifumo mpya na taasisi za udhibiti (pamoja na zile za kimataifa) - vinginevyo jini linaweza kutoroka kutoka kwa chupa na matokeo ya hii inaweza kuwa mbaya zaidi.

Jumuiya ya wanasayansi na wataalam hivi karibuni imeanza kutambua hatari na hatari za maendeleo yasiyodhibitiwa ya nanoindustry na nanoproducts kutokana na sumu ya nanomaterials kwa mifumo ya maisha na utafiti wa kutosha juu ya suala hili. Na zaidi kutakuwa na mabadiliko makubwa ya uzalishaji wa kisasa, nyanja zote za maisha ya binadamu chini ya ushawishi wa nanoteknolojia.

Hata hivyo, matarajio haya yatabaki bila kufikiwa bila udhibiti mzuri juu ya matokeo mabaya ya matumizi ya nanoteknolojia. Au tuseme, mabadiliko yatakuwa muhimu, lakini yatatawaliwa na matokeo mabaya ya kweli.

Inaweza kusemwa kuwa na nguvu zaidi: ufanisi wa mfumo wa usalama huamua ikiwa ubinadamu utaishi katika karne ya 21. Tatizo hili linazidi kuwa mbele ya hatari zinazohusiana na ugaidi na matumizi ya silaha za maangamizi makubwa.

Kwa kweli, shida ya usalama wa nanoteknolojia ina sifa zake maalum, kimsingi zinazohusiana na ukweli kwamba nanomaterials zitakubaliwa kwa ujumla na kupenya katika maisha ya kila siku, dawa, michezo, vifaa vya kiraia na kijeshi, nguo, viatu, chakula, nk. Teknolojia hizi ni za kimataifa na zinaingiliana na kwa hivyo tunaweza kutarajia mafanikio na hatari kutoka kwao katika nyanja zote za shughuli za wanadamu. Walakini, pamoja na haya yote, uzoefu mzuri na mbaya uliokusanywa na ubinadamu katika karne ya 20 wakati wa kutumia atomi za amani na zisizo za amani, mbinu iliyotengenezwa katika tasnia hii inaweza kuhamishwa, kwa kweli, sio kwa kiufundi, kwa ulinzi wa mwanadamu na maumbile. kutoka nanoteknolojia.

Hii ina maana kwamba tangu mwanzo tathmini ya usalama inapaswa kufanywa kwa mzunguko mzima, kwa nanoteknolojia yoyote na nanomaterials kuwekwa katika vitendo: katika hatua ya majaribio, usalama wa maendeleo ya majaribio, uzalishaji wa viwanda, katika maeneo yote ya matumizi, usalama katika uwezo. ajali, wakati teknolojia imesimamishwa, wakati wa kuhifadhi na mazishi ya taka yenye nanomaterials. Tulitaja hatari moja ya kupita kiasi, ya kutisha, na isiyojulikana katika sura nyingine ya kitabu, ikijadili mzozo kati ya waanzilishi wa nanoteknolojia Eric Drexler na Robert Smalley. Tunazungumza juu ya kujizalisha, "kuzidisha" viunganishi vya roboti vya molekuli kupata nje ya udhibiti. Wana uwezo wa kuendelea na kazi isiyo na mwisho ya kujikusanya kutoka kwa malighafi ya mazingira katika hali ya uhuru na usambazaji wa kutosha wa nishati, kujenga upya, kusindika mazingira yoyote ambayo yanakuja kwa idadi ya watu wapya au, kama E. Drexler kwa mfano anasema, kwenye uchafu wa "kijivu". Kinadharia, mchakato huu, i.e. ukuaji wa kielelezo, unaweza kuendelea hadi nishati na nyenzo zilizopo zimeisha. Matarajio ya furaha! Lakini hii ni nadharia tu kwa sasa.

E. Drexler hakujadili tu uwezekano huu kwa undani na alipendekeza, kwa ujumla, kufafanua tahadhari ambazo nchi zote zinazohusika katika maendeleo ya nanoteknolojia zinapaswa kufanya kwa hiari.

Aina zaidi za hatari za kitamaduni zinahusisha sifa za kemikali za nanoparticles ambazo zinaweza kuingiliana na mifumo hai. Kama ilivyo kwa mionzi ya ionizing, nanoparticles kwenye seli huunda chembe zenye nguvu zaidi - radicals ya asili tofauti, mawakala wenye nguvu wa oksidi (peroksidi, oksijeni ya singlet) ambayo inaweza kuvuruga michakato muhimu ya seli, inayoathiri DNA, RNA na vitu vingine vya kibaolojia. seli.

Dosimetry ya nanoparticles katika viumbe hai ni muhimu sana, ambayo inahitaji vyombo maalum vya usahihi na mbinu maalum. Kwa kuwa udhihirisho wa tabia maalum, ikiwa ni pamoja na kitoksini, na nanoparticles huhusishwa na sifa zao uwiano wa juu sana wa uso kwa kiasi au wingi, thamani hii ya S/V mara nyingi huchukuliwa kama kipimo cha kimwili cha athari inayoweza kutokea kwenye mfumo wa maisha. Na, bila shaka, muundo wa kemikali, jiometri ya chembe, na usambazaji wa ukubwa wao ni muhimu sana.

1. Uhamisho wa nanoparticles (NPs) katika mwili wa binadamu na mazingira (ES).

Vyanzo vya NP vinavyoingia kwenye OS.

Nanoparticles katika mazingira sio jambo geni. Hadi sasa, pamoja na vyanzo vya asili vya nanoparticles, kuna vyanzo vingi vya uchafuzi wa mazingira usio na nia ya anthropogenic. Na mwanzo wa enzi ya nanoteknolojia, vyanzo kadhaa vilivyoundwa kwa makusudi vya vitu vya nano vinavyoingia katika mazingira anuwai ya asili huongezwa kwao.

2. Njia za kuingia kwa nanoparticles kwenye mwili wa binadamu.

Kuingia kwa nanoobjects katika mwili wa binadamu haina tofauti na kuingia kwa uchafu mwingine na hutokea:

  • - kupitia njia ya kupumua (nguo za nyumbani);
  • - na maji na chakula kupitia njia ya matumbo;
  • - kupitia ngozi (nguo, chupi) na utando wa mucous;
  • - kutoka kwa nyuso zilizochafuliwa.

Wakati huo huo, vitu vya nanoobjects vinaweza kuingia kwenye mwili wa mwanadamu sio uchafuzi wa mazingira, lakini kwa sababu zingine:

  • - wakati wa kutumia nanomedicines, nanocosmetics, nanotextiles;
  • - kwa kuwasiliana mara kwa mara na vitu vya nyumbani na vifaa vyenye nanoobjects na nanoparticles.

Masomo machache, yasiyo ya utaratibu juu ya ushawishi wa nanoobjects kwa wanyama na wanadamu bado huturuhusu kufikia hitimisho zifuatazo, ambazo lazima zizingatiwe:

  • - ulaji wa wakati mmoja wa vitu vya nanoo katika mwili wa mnyama husababisha mabadiliko yasiyofaa, nguvu ambayo inategemea mkusanyiko wa nanoobjects;
  • - vitu vya nano huwa na kujilimbikiza katika viungo na tishu (uboho, seli za neva za mifumo ya neva ya kati na ya pembeni, nodi za lymph, ubongo, mapafu, ini, figo).

Nanoobjects hupenya ndani ya seli hai, kushinda vikwazo vya kuzuia. Kwa kufanya hivyo, wanaweza:

  • - kuathiri vipengele vya seli hai, kuharibu hasa kutokana na kizazi cha chembe hai (radicals, aina mbalimbali za oksijeni, peroxides);
  • - kupenya ndani ya metachondria na kuzuia kazi yao ya kazi;
  • - kusababisha uharibifu wa DNA, kuzuia shughuli za ribosome.

Uzito wa tatizo la hatari kutokana na matumizi ya nanoteknolojia hivi karibuni umegunduliwa na wanasayansi wengi na takwimu za umma duniani kote. Tangu 2006, jarida maalum la Nanotoxicology lilianza kuchapishwa; Tatizo hili linashughulikiwa na Taasisi za Kitaifa za Afya za Merika, Wakala wa Ulinzi wa Mazingira EPA, Taasisi ya Kitaifa ya Saratani NCI na zingine. Katika Urusi, nanoindustry yenyewe bado ni dhaifu sana na, ipasavyo, udhibiti sahihi, wa utaratibu juu ya tatizo hili haipo. Wakati huo huo, tunapokea nanoproducts nyingi kutoka ng'ambo (madawa, chakula, nguo, vipodozi, n.k.) zenye thamani ya makumi ya mabilioni ya DS, ambazo hazipitii uthibitisho wowote maalum. Huduma maalum ya udhibiti wa kujitegemea inahitajika, iliyo na vifaa vya kisasa na inafanya kazi ndani ya mfumo wa sheria maalum na chini ya udhibiti wa mara kwa mara wa umma.

Iliyochapishwa na USEPA, EVSCENIHR na NRG, pamoja na Baraza la Kimataifa la Udhibiti wa Hatari (JRGC) mnamo 2006-2007. ripoti zinaonyesha uchache wa data ya majaribio kuhusu hatari zinazoweza kutokea katika teknolojia ya nanomedicine na nanomedicine.

Hadi sasa, tafiti zimefanywa tu kwa wanyama, madhumuni ambayo ilikuwa kutambua kanuni za uendeshaji wa nanoobjects.

Tatizo la nanotoxicity inaweza kuwa mbaya zaidi na ukweli kwamba sumu ya nanoobjects sio mpito rahisi kutoka kwa sumu ya vifaa vya wingi wa muundo wa kemikali sawa na nanoscale. Tunarudia kwamba nanoparticles kwa asili yao zinaonyesha mali tofauti za physicochemical, kulingana na si tu kwa ukubwa wao, lakini pia juu ya wambiso, kichocheo, macho, umeme, mali ya mitambo ya quantum, ambayo inategemea si tu ukubwa wa nanoparticles, lakini pia juu ya jiometri yao , usambazaji wa ukubwa na utaratibu wa shirika lao katika nanoobject.

Zaidi ya hayo, kemikali ambazo hazionyeshi sumu katika fomu yao ya kawaida isiyo ya nanosized inaweza kuonyesha sumu kwa namna ya nanoparticles. Mfano wa kawaida. Kaboni ajizi katika hali yake ya kawaida huonyesha sumu kwa namna ya fullerene, nanotubes za kaboni. Metamorphosis sawa hutokea na oksidi za chuma (titani).

  • - sumu inategemea mkusanyiko wa nanoparticles katika mwili na eneo lao la uso;
  • - sumu inategemea fomu ya physicochemical ya nanoparticles;
  • - sumu inategemea nanosystem ambayo nanoparticles ni pamoja na;
  • - sumu ya nanoparticles ni kubwa zaidi kuliko ile ya microparticles;
  • - nanoparticles ni hatari kwa wanyama na mimea;
  • - kwa kweli hakuna data juu ya athari za nanoparticles na nano-objects kwa wanadamu na kwa mifumo ikolojia kwa ujumla, au kwa idadi ya watu kama sehemu ya mfumo ikolojia.

Hivi sasa, nanomaterials 2000 za asili zinazalishwa ulimwenguni. Zaidi ya miaka 10 ya matumizi yao, hakuna aina moja yao ambayo imejifunza kikamilifu kwa usalama.

Jedwali 1. Hatari za nanoteknolojia na njia za kuzishinda

Hatari

Ufumbuzi

maalum

Matumizi ya nanodevices

Hofu tu: nanodevices za kwanza hazitaonekana kabla ya 2015-2020

Fanya kazi ya uhamasishaji na kutangaza nanoteknolojia zinazofaa

Nanotoxicity

Ripoti za athari mbaya za vitu vya nano, ukosefu wa data ya majaribio

Kuhusu taratibu za nanotoxicity

Athari za nanoobjects kwenye DNA na michakato ya genomic

Ripoti juu ya athari za nanoobjects kwenye DNA, ukosefu wa data ya majaribio

Kufanya masomo ya ziada ya majaribio, kutengeneza mawazo ya kinadharia

Kupenya kwa H2O ndani ya seli na viungo vya tishu

Ripoti za upenyezaji wa H2O kupitia biomembranes, ukosefu wa data ya majaribio

Kufanya masomo ya ziada ya majaribio, kutengeneza mawazo ya kinadharia

isiyo maalum

Mpya na isiyo ya kawaida

Hofu tu

Fanya kazi ya kuwafikia watu kwenye nanoteknolojia

Kupoteza pesa kwa faida isiyojulikana

Ukosefu wa kazi ya uchambuzi wa faida-madhara

Shirika la utafiti juu ya uwiano wa faida na madhara ya matumizi ya nanoteknolojia

Ukosefu wa kazi juu ya uchambuzi na tathmini ya hatari ya nanoteknolojia

Shirika la utafiti juu ya uchambuzi na tathmini ya hatari ya nanotechnologies

Ukosefu wa usalama, uharamu

Ukosefu wa mfumo wa kisheria na udhibiti

Maendeleo ya hati za kisheria na udhibiti zinazosimamia uzalishaji na mzunguko wa nanoteknolojia

Mbali na usalama, matatizo ya kimaadili na kimaadili hutokea kutokana na matumizi ya nanoteknolojia, hasa kwa dawa, vipodozi, vyombo vya nyumbani, nguo, nguo za nyumbani, vifaa vya kijeshi, nk.

Jamii lazima iwe na taarifa kamili, lengo na wazi kuhusu faida na hasara za nanoteknolojia na kushiriki katika kutatua masuala ya kimkakati yanayowakilishwa na jumuiya ya wataalamu na mashirika ya umma.

Inapaswa kutambuliwa kuwa ulimwenguni kote, utafiti juu ya usalama wa nanoteknolojia uko nyuma sana kwa maendeleo yao na uuzaji. Na gharama ya kutambua matokeo ya kimaadili, kisheria na kijamii ya kuanzisha nanoteknolojia iko nyuma sana kwa utafiti kuhusu athari kwa afya ya binadamu na mazingira.

Hali hii inahitaji kubadilishwa haraka katika kiwango cha sayari ikiwa hatutaki kuharibu ustaarabu wetu wa kawaida; mabadiliko kupitia sheria katika ngazi ya kimataifa na shirikisho.

Wakati wa mkutano unaohusu matatizo ya usalama wa viumbe wa nanoteknolojia, wanasayansi walipendekeza kwamba serikali ipitishe kanuni fulani za udhibiti wa bidhaa za nanoindustry.

Serikali za nchi nyingi siku hizi huandaa makongamano maalum na kutenga kiasi kikubwa cha fedha ili kujifunza athari za nanoteknolojia kwenye mazingira.

Moja ya maswali yaliyoulizwa na wanasayansi na watu wa kawaida, haswa wakaazi wa miji mikubwa, ni hewa tunayovuta. Sio siri kuwa uwepo wa idadi kubwa ya magonjwa, bronchitis sugu na pumu, pamoja na kesi za kuzaliwa za ugonjwa huu, huelezewa na uzalishaji wa sumu na unajisi angani kutoka kwa biashara za viwandani na vifaa vya nyumbani.

Katika suala hili, wanasayansi wanafanya utafiti juu ya tabia ya nanoparticles katika anga na matokeo ya kuvuta pumzi yao na wanadamu. Kama matokeo ya majaribio ya panya za maabara, unyeti mkubwa wa seli za epithelial za mfumo wa kupumua kwa nanoparticles zilifunuliwa, ambazo zilijilimbikiza kwenye vifungu vya pua vya wanyama wa majaribio, na kusababisha rhinitis na magonjwa mengine kali zaidi.

Tatizo la athari za nanomaterials kwenye mazingira huvutia tahadhari zaidi. Kwa hivyo utafiti ulifanyika kuhusu hatari za kimazingira za aina tano kuu za nanomaterials, ikiwa ni pamoja na nanotubes, dots za quantum na buckyballs. Watafiti wamegundua aina tofauti za hatari za uchafuzi kwa shughuli tofauti za mchakato, pamoja na utengenezaji wa dawa na utakaso wa mafuta. Kulingana na data iliyopatikana, profesa wa mazingira anahitimisha katika makala kwamba kuundwa kwa nanomaterials kunaleta hatari ndogo kuliko michakato ya sasa ya viwanda.

Nanoparticles zinazoingia kwenye udongo hazitasababisha madhara yoyote yanayoonekana kwa mfumo wa ikolojia. Majaribio kadhaa yalifanywa ambapo fullerenes ziliwekwa katika aina mbalimbali za udongo na kisha tabia zao na athari zao kwa microorganisms na madini zilisomwa. Fullerenes ni polihedra ya sura ya duara inayojumuisha pentagoni za kawaida na hexagoni zenye atomi za kaboni kwenye vipeo. Mabadiliko makubwa yanaweza kuwa mbaya kwa vipengele vya minyororo ya chakula cha mimea. Hata hivyo, matokeo ya uchunguzi yalionyesha kuwa haitoi mienendo yoyote mbaya: microorganisms ni hai na vizuri, usawa wa vitu hauathiriwa.

Nanoteknolojia, bila shaka, inachangia maendeleo ya kiufundi ya wanadamu - wanasayansi mara kwa mara huripoti juu ya mafanikio mapya ambayo yanaweza kubadilisha maisha ya watu na maisha ya kila siku kuwa bora. Nanoparticles zinazotengenezwa kwa kutumia nanoteknolojia zinaweza kusaidia kutibu saratani.Hata hivyo, baadhi ya nanoparticles, kinyume chake, zinaweza kusababisha saratani katika mwili wa binadamu. Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles, ambayo sasa hupatikana katika vyakula vingi, hujilimbikiza mwilini na kusababisha uharibifu wa kijeni wa kimfumo. Titanium dioxide (TiO2) nanoparticles husababisha kupasuka kwa DNA moja na yenye nyuzi mbili na pia kusababisha uharibifu wa kromosomu.

Mara tu nanoparticles ya titani inapoingia ndani ya mwili, hujilimbikiza katika viungo mbalimbali, kwani mwili hauna taratibu za kuondolewa kwao. Kutokana na ukubwa wao mdogo, hupenya kwa urahisi seli na kuanza kuathiri mambo yao.

Kiwango cha matumizi ya nanoparticles katika uzalishaji wa vipodozi kinakua kila mwaka, na, kulingana na wazalishaji, hakuna kitu kibaya na hili. Baadhi ya wanamazingira huchukua msimamo tofauti. Matumizi ya nanoparticles katika vipodozi sio chini ya madhara kuliko arseniki na viungio vya risasi, wanaamini wawakilishi wa Australia wa shirika la kimataifa la mazingira la Friends of the Earth. Katika vikundi vyote vya majaribio vilivyochaguliwa kwa nasibu vya bidhaa, watafiti walipata nanoparticles.

Nanoteknolojia hutumiwa katika vipodozi kwa upana zaidi kuliko watumiaji wanavyoamini. Mbali na kuwa na nanoparticles, asilimia sabini ya bidhaa zilizojaribiwa zilikuwa na viboreshaji vya kemikali ambavyo hufanya iwe rahisi kwa nanoparticles kupenya ngozi ndani ya damu. Watengenezaji wengi maarufu na chapa za vipodozi hawajaepuka mashtaka. Nanoparticles zilipatikana katika bidhaa za Kliniki, Lacom, L'Oreal, Max Factor, Revlon, Yves Saint Laurent, licha ya ukweli kwamba hawakuorodheshwa katika muundo huo. Lakini mtengenezaji wa vipodozi Christian Dior hakujumuisha nanoparticles tu katika muundo wa bidhaa, lakini pia zilionyesha katika orodha ya viungo.

Matokeo ya utafiti yanaonyesha wazi hatari za vipodozi vipya. Mnamo mwaka wa 2009, Umoja wa Ulaya ulianzisha sheria inayohitaji vioo vyote vya kuzuia jua vilivyo na nanomaterials na nanoparticles vifanyiwe majaribio ifikapo 2012.

Kesi hii sio mara ya kwanza kwa wanamazingira na wanasayansi kuibua suala la hatari ambayo nanoteknolojia ya kisasa inaweza kusababisha. Hasa, wanasayansi wengine wanaamini kwamba kuonekana kwa nanoparticles katika anga kwa kiwango cha viwanda kunaweza kubadilisha hali ya hewa ya Dunia, na pia kuonya juu ya hatari ya kula chakula kilichoundwa kwa kutumia nanoteknolojia.

Wanasayansi wa Marekani wamegundua kiasi kikubwa cha nanoparticles katika angahewa ya Dunia, ambayo inaendelea kuongezeka. Kwa maoni yao, nanoparticles, zinazoonyesha miale ya jua, zinaweza kubadilisha sana hali ya hewa kwenye sayari, na kusababisha Umri mwingine wa Ice.

Kulingana na uchunguzi wa hivi karibuni wa wanasayansi wa Marekani, anga ya sayari yetu tayari ina kiasi kikubwa cha nanoparticles ambazo hazionekani kwa jicho, lakini zinaweza kuathiri michakato ya hali ya hewa.

Idadi ya nanoparticles inaongezeka katika sehemu mbalimbali za dunia, lakini kwa nini hii inafanyika bado ni siri. Wanasayansi wamekuwa wakisoma swali la jinsi nanoparticles huundwa na jinsi idadi yao inavyoongezeka wakati zinaingiliana na mvuke anuwai za kikaboni.

Walakini, waliweza kugundua kuwa aina fulani za vitu vya kikaboni hukua haraka katika angahewa. Zinapokusanyika kwa wingi, zinaonyesha mwanga wa jua kurudi kwenye nafasi - aina ya athari ya chafu ya kinyume. Kwa kuongezea, wanasayansi wanaona, kuenea kwa nanoparticles angani kunaweza kuzidisha magonjwa kama vile pumu, emphysema na magonjwa mengine ya mapafu.